文：朱三平，金林，周盧澤，吳越，楊迎卯，陸詩(shī)釗｜溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司

為貫徹落實(shí)《中國(guó)城市軌道交通綠色城軌發(fā)展行動(dòng)方案》工作要求，本文以推進(jìn)公共數(shù)據(jù)和企業(yè)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用為基礎(chǔ)，以多源數(shù)據(jù)融合計(jì)算構(gòu)建客流分析模型和動(dòng)態(tài)時(shí)刻表為關(guān)鍵技術(shù)，探索構(gòu)建智能調(diào)度、接駁換乘、客流引導(dǎo)三大應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)公共運(yùn)輸體系優(yōu)化促進(jìn)節(jié)能降碳，推動(dòng)軌道交通領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展創(chuàng)新。

隨著重點(diǎn)城市都市圈的快速成型和持續(xù)擴(kuò)容，市域（郊）鐵路正迎來(lái)規(guī)劃和建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期。隨之而來(lái)的能源消耗和碳減排壓力也與日俱增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年至2021 年期間城市軌道交通全行業(yè)總能耗持續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2021年總能耗已達(dá)213.1 億千瓦時(shí)，同比2020 年增長(zhǎng)23.6%，占城市整體能耗的1.59%，是公共交通領(lǐng)域的“用能大戶”，究其原因是運(yùn)輸組織效率不高和節(jié)能應(yīng)用場(chǎng)景單一所致。據(jù)了解，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)綜合能耗主要是列車牽引能耗（在總能耗中占比超50%）與車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、照明設(shè)備及自動(dòng)扶梯等設(shè)備運(yùn)行能耗（在車站總能耗中占比超80%）；而固定的運(yùn)輸組織方案造成調(diào)度、司機(jī)、運(yùn)營(yíng)管理人員等關(guān)鍵崗位均無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)動(dòng)態(tài)地建立運(yùn)輸組織模式和車站設(shè)備控制模型，無(wú)法適應(yīng)綠色低碳發(fā)展趨勢(shì)下的節(jié)能場(chǎng)景構(gòu)建需求，最終造成綠色節(jié)能應(yīng)用無(wú)法具體開(kāi)展及落地。

一、解決方案

為貫徹落實(shí)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)印發(fā)《中國(guó)城市軌道交通綠色城軌發(fā)展行動(dòng)方案》，在公共數(shù)據(jù)開(kāi)放形勢(shì)下，此解決方案以市域鐵路智能調(diào)度運(yùn)輸管理優(yōu)化為核心目標(biāo)，以多源數(shù)據(jù)融合計(jì)算構(gòu)建客流分析模型和動(dòng)態(tài)時(shí)刻表為關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度、接駁換乘、客流引導(dǎo)三大節(jié)能應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)軌道交通領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展創(chuàng)新。

（一）總體架構(gòu)

融合利用外部環(huán)境數(shù)據(jù)、交通接駁數(shù)據(jù)和內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建客流指數(shù)分析與預(yù)測(cè)模型，設(shè)定動(dòng)態(tài)列車時(shí)刻表，從而實(shí)現(xiàn)“智能調(diào)度”“接駁換乘”“客流引導(dǎo)”三個(gè)特色應(yīng)用場(chǎng)景，整體架構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 解決方案總體架構(gòu)

（二）應(yīng)用場(chǎng)景

1.構(gòu)建客流分析模型，設(shè)定動(dòng)態(tài)時(shí)刻表，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度

對(duì)市域鐵路票務(wù)系統(tǒng)客流數(shù)據(jù)、其他公共交通出行數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合與碰撞，并通過(guò)視頻識(shí)別計(jì)數(shù)、紅外感應(yīng)、熱成像等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充修正，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的客流數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)，建立客流評(píng)價(jià)體系，并計(jì)算客流指數(shù)（圖2）?；诳土髦笖?shù)，將原本的靜態(tài)時(shí)刻表轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)時(shí)刻表，為智能調(diào)度特色節(jié)能應(yīng)用提供輔助決策，最大限度節(jié)約運(yùn)輸資源，降低綜合能耗，實(shí)現(xiàn)綠色低碳出行優(yōu)化。

圖2 客流指數(shù)計(jì)算

基于長(zhǎng)期大量的票務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，結(jié)合公共汽電車、出租車、網(wǎng)約車、共享單車、鐵路航空等公共交通數(shù)據(jù)，并接入視頻識(shí)別計(jì)數(shù)、紅外感應(yīng)、熱成像、手機(jī)信令、站點(diǎn)周邊賽事活動(dòng)等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，綜合分析客流出行的時(shí)空和OD 特征，支撐市域鐵路日?？土黝A(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)客流監(jiān)測(cè)。從線網(wǎng)、線路、車站、列車、斷面等空間維度，工作日、周末、節(jié)假日、高平峰等時(shí)間維度，建立客流評(píng)價(jià)體系，計(jì)算客流指數(shù)。以客流指數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)各項(xiàng)因子指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行展開(kāi)分析，依據(jù)客流與運(yùn)輸方案間的動(dòng)態(tài)匹配關(guān)系，建立與市域鐵路運(yùn)輸組織深度融合的運(yùn)能運(yùn)量精準(zhǔn)匹配模型，構(gòu)建動(dòng)態(tài)時(shí)刻表（圖3）。

圖3 運(yùn)能運(yùn)量匹配模型與動(dòng)態(tài)時(shí)刻表

2.強(qiáng)化城市公共交通一體化運(yùn)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)高效接駁換乘

以動(dòng)態(tài)時(shí)刻表為“小切口、小場(chǎng)景”，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車到站時(shí)間、出站客流數(shù)量、換乘方式意向等信息的精準(zhǔn)分析與預(yù)測(cè)掌握，建立與公共汽電車/出租車運(yùn)營(yíng)管理單位、網(wǎng)約車平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)共享通道，讓公交車調(diào)度人員、出租車/網(wǎng)約車司機(jī)能夠提前預(yù)判乘客出行需求，以便精準(zhǔn)調(diào)配運(yùn)力，降低車輛空載帶來(lái)的運(yùn)能資源浪費(fèi)，滿足高效換乘、一體化服務(wù)和快速集散要求，實(shí)現(xiàn)市域鐵路與公共汽電車、出租、網(wǎng)約車等公共交通之間的高效節(jié)能聯(lián)動(dòng)（圖4）。

圖4 精準(zhǔn)調(diào)配運(yùn)力實(shí)現(xiàn)多交通方式高效節(jié)能聯(lián)動(dòng)

3.構(gòu)建面向全出行鏈的乘客服務(wù)體系，提升客流引導(dǎo)服務(wù)

在乘客服務(wù)側(cè)，基于客流指數(shù)和動(dòng)態(tài)時(shí)刻表的強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐，面向乘客出行前規(guī)劃和出行中體驗(yàn)的不同服務(wù)需求，創(chuàng)新性提出“我要乘車”和“我在車上”兩大維度的客流引導(dǎo)服務(wù)（圖5），實(shí)時(shí)查詢車站列車到發(fā)時(shí)刻和列車沿途到站時(shí)刻，綜合展示車站及車輛全場(chǎng)景、可視化客流熱力圖，動(dòng)態(tài)顯示車廂擁擠度、前方換乘站客流等運(yùn)營(yíng)服務(wù)信息，并及時(shí)發(fā)布乘客誘導(dǎo)信息，構(gòu)建出行即服務(wù)（MaaS）的全鏈條、一體化綠色交通服務(wù)體系。

圖5 兩大維度客流引導(dǎo)

（三）數(shù)據(jù)使用

本文的數(shù)據(jù)來(lái)源包括政府開(kāi)放數(shù)據(jù)集、自有數(shù)據(jù)和社會(huì)數(shù)據(jù)。

1.數(shù)據(jù)清單

政府開(kāi)放數(shù)據(jù)集：一是公共交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括但不限于公共汽電車、出租車、網(wǎng)約車、共享單車等（用于客流分析預(yù)測(cè)與多交通方式換乘聯(lián)動(dòng)）；二是環(huán)境數(shù)據(jù)，包括但不限于氣溫、氣壓、濕度等（用于確定車站通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置）；三是能源數(shù)據(jù)，主要為行業(yè)用電量數(shù)據(jù)（用于綜合評(píng)估公共交通行業(yè)電量能耗數(shù)據(jù)）；四是站點(diǎn)周邊賽事活動(dòng)等數(shù)據(jù)（用于客流分析預(yù)測(cè)與運(yùn)輸組織優(yōu)化）。

自有數(shù)據(jù)和社會(huì)數(shù)據(jù)：一是票務(wù)ACC 清分?jǐn)?shù)據(jù)、APP 乘車碼過(guò)閘數(shù)據(jù)（用于基礎(chǔ)客流統(tǒng)計(jì)與分析）；二是線路、站點(diǎn)、供電、信號(hào)、車輛等基礎(chǔ)設(shè)施信息（用于構(gòu)建運(yùn)能運(yùn)力匹配模型）；三是站內(nèi)環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)（用于確定車站通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行模式和參數(shù)設(shè)置）。

2.數(shù)據(jù)融合算法模型

基于多源原始客流數(shù)據(jù)，通過(guò)特征提取、規(guī)則化、分類融合等步驟獲得每源數(shù)據(jù)更加精確和一致的融合結(jié)果。然后計(jì)算每源融合結(jié)果中各個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)決策達(dá)成概率，并通過(guò)決策推理輸出針對(duì)所有源數(shù)據(jù)的若干協(xié)同一致的決策結(jié)論。最后將協(xié)同決策結(jié)論應(yīng)用于運(yùn)輸管理、行車調(diào)度、客運(yùn)組織等場(chǎng)景。根據(jù)不同的決策要求，獲得相應(yīng)的協(xié)同決策結(jié)論，從而實(shí)現(xiàn)基于多源客流數(shù)據(jù)的多目標(biāo)多維度決策。通過(guò)分析每個(gè)協(xié)同目標(biāo)結(jié)點(diǎn)背后各源目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的決策達(dá)成概率，通過(guò)決策推理獲得該協(xié)同目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的決策結(jié)論，并將決策結(jié)論用于相關(guān)場(chǎng)景。

（四）商業(yè)模式

一是在溫州市域鐵路S2 線應(yīng)用試點(diǎn)。依托溫州市鐵投集團(tuán)的資源優(yōu)勢(shì)，整合城軌行業(yè)通信（中興軌道）、信號(hào)（浙大網(wǎng)新）、綜合監(jiān)控（上海寶信）以及電氣化（中鐵建電氣化局）等各專業(yè)系統(tǒng)服務(wù)商資源，聚焦動(dòng)態(tài)時(shí)刻表，形成完整的綠色節(jié)能應(yīng)用體系和實(shí)施機(jī)制，共同推進(jìn)特色節(jié)能場(chǎng)景建設(shè)方案，并組織在溫州市域鐵路S2 線率先實(shí)施，先行試點(diǎn)。

二是創(chuàng)建綠色城軌示范工程，打造樣板。在試點(diǎn)先行的基礎(chǔ)上，積極申報(bào)中城協(xié)“六大綠色城軌行動(dòng)”示范工程（節(jié)能降碳增效示范-運(yùn)營(yíng)管理模式創(chuàng)新示范），進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化運(yùn)輸組織節(jié)能運(yùn)行模式和設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能控制模式，完善交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)節(jié)能降耗管理體系，探索有效模式和有益經(jīng)驗(yàn)，打造綠色樣板，充分發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，取得良好示范效應(yīng)。

三是形成節(jié)能降碳標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推廣復(fù)制。充分發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，圍繞城軌節(jié)能降碳增效的行動(dòng)目標(biāo)，針對(duì)運(yùn)輸組織和運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域，建立形成綠色節(jié)能運(yùn)營(yíng)模式、管理體系和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，復(fù)制有益模式和成功經(jīng)驗(yàn)，面向全國(guó)城市市域鐵路逐步推廣，實(shí)現(xiàn)城軌交通全行業(yè)節(jié)能降耗增效。

二、應(yīng)用成效

一是助力運(yùn)營(yíng)工作智慧化、綠色化。市域鐵路列車時(shí)刻表開(kāi)行計(jì)劃更加符合客流出行動(dòng)態(tài)需求，市民搭乘市域鐵路的平均候車時(shí)間縮短35%以上；與公交、出租等公共交通方式之間的換乘銜接組織更加及時(shí)高效，乘客換乘接駁效率提升，平均換乘等候時(shí)間縮短20%以上，乘車快捷性和舒適度大幅提升。在便于開(kāi)展客運(yùn)組織工作方面，線網(wǎng)線路客流情況盡在掌握，指數(shù)形式表示客流強(qiáng)度更為形象，動(dòng)態(tài)列車時(shí)刻表執(zhí)行效率更高，現(xiàn)場(chǎng)行車調(diào)度指揮更加有據(jù)可依，牽引能耗強(qiáng)度下降3%。車站內(nèi)客流分布和聚集情況一目了然，便于開(kāi)展客運(yùn)組織工作，車站客運(yùn)服務(wù)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)更加綠色節(jié)能，車站能耗強(qiáng)度下降2%。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享開(kāi)放方面，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸組織方案和列車時(shí)刻表信息的互聯(lián)互通，日常公交接駁和突發(fā)應(yīng)急狀況下的臨時(shí)接駁資源調(diào)配更加科學(xué)合理，運(yùn)輸資源利用率更高。

二是提升社會(huì)治理效益。創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳增效，以數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，賦能運(yùn)輸組織優(yōu)化及運(yùn)營(yíng)管理提升，通過(guò)建立完善的綠色節(jié)能運(yùn)營(yíng)模式、管理體系和技術(shù)規(guī)范，構(gòu)建智能調(diào)度、接駁換乘、客流引導(dǎo)等特色節(jié)能應(yīng)用場(chǎng)景，切實(shí)降低運(yùn)營(yíng)綜合能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳增效；重構(gòu)出行服務(wù)體系，賦能城市綜合服務(wù)平臺(tái)，重構(gòu)適應(yīng)現(xiàn)代城市出行需求的公共交通出行服務(wù)體系，構(gòu)建多方聯(lián)動(dòng)、同頻共振的公共交通運(yùn)營(yíng)服務(wù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各交通方式之間緊密配合、無(wú)縫銜接、高效換乘。能源精細(xì)化管理，推動(dòng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展，以節(jié)能運(yùn)營(yíng)應(yīng)用場(chǎng)景為切入口，進(jìn)一步探索通風(fēng)空調(diào)節(jié)能和智能照明等關(guān)鍵技術(shù)，研究數(shù)字能源管理平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立能耗標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)、水、電等重點(diǎn)能耗設(shè)備的精細(xì)化能效管理，為城軌行業(yè)綠色低碳智慧能源管理系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒，推動(dòng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展。

三是發(fā)揮數(shù)字經(jīng)濟(jì)價(jià)值。數(shù)字交通是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素和核心驅(qū)動(dòng)，通過(guò)推進(jìn)公共數(shù)據(jù)開(kāi)放和社會(huì)數(shù)據(jù)流通，打造數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景，充分挖掘和激活數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，促進(jìn)公共交通的交互融合與促進(jìn)提升，能夠助力交通行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，推動(dòng)節(jié)能減排領(lǐng)域的數(shù)字產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。